Робототехническая система для трехмерной ультразвуковой реконструкции на основе силомоментного управления

Аннотация

Введение: ультразвуковая диагностика является одним из наиболее распространенных методов обследования в медицине. Автоматизация данной процедуры с применением робототехнических манипуляторов позволит уменьшить нагрузку на медицинский персонал и предоставит доступ к медицинской диагностике в отдаленных регионах и при чрезвычайных ситуациях. Цель: разработать прототип робототехнической системы для проведения трехмерной реконструкции объекта по набору двумерных ультразвуковых снимков в B-режиме, полученных по линейному и вращательному паттерну сканирования. Результаты: осуществлена системная интеграция промышленного манипулятора и портативного ультразвукового прибора. Поддержание контакта с поверхностью осуществляется с помощью предложенного силомоментного регулятора. Проведена экспериментальная проверка системы на желатиновом манекене по восстановлению формы трехмерного объекта на основе двумерных снимков, позиция и ориентация каждого снимка вычисляется на основе встроенных энкодеров манипулятора. Помимо двумерных снимков, во многих случаях для более точной постановки диагноза будет полезным иметь трехмерную визуализацию обследуемой области. Практическая значимость: предложенный способ получения трехмерной визуализации обследуемой области может быть полезен в некоторых случаях клинической практики для более точной постановки диагноза. Предложенные подходы не привязаны к проприетарным алгоритмам конкретного производителя и могут быть перенесены на любые манипуляторы, имеющие интерфейс управления по скорости и оснащенные датчиком силы. Обсуждение: улучшение прототипа предполагает использование калиброванного ультразвукового датчика, модификацию силомоментного регулятора для работы в условиях сканирования искривленных поверхностей, а также внедрение сегментатора на основе машинного обучения для отделения объекта от фона.